線粒體功能障礙在高鹽誘導(dǎo)心肌肥厚中的機(jī)制研究.pdf

1、背景和目的:
　　心血管疾病嚴(yán)重威脅人類(lèi)的健康和生命，目前已成為危害人類(lèi)健康的頭號(hào)殺手。心力衰竭是各種心臟疾病的嚴(yán)重和終末階段，患病率高，危害性大。心肌肥厚是心臟對(duì)各種應(yīng)激產(chǎn)生的適應(yīng)性增生，是心血管疾病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，持續(xù)的心肌肥厚可導(dǎo)致充血性心力衰竭、冠心病、猝死和中風(fēng)的發(fā)生。引起心肌肥厚的危險(xiǎn)因素很多，包括遺傳和環(huán)境因素。其中性別、年齡、種族、遺傳等因素屬于不可改變的因素。高血壓、糖尿病、肥胖、胰島素抵抗、酗酒、高鹽攝入、低鉀

2、等因素與不健康的生活方式有關(guān)。
　　公元前2200年鹽作為一種調(diào)味品在中國(guó)被廣泛使用，高鹽攝入成了中國(guó)飲食文化的一部分。流行病學(xué)調(diào)查顯示，中國(guó)北方人群攝鹽量明顯高于南方人群，我國(guó)北方地區(qū)居民攝鹽最大多超過(guò)15克，南方地區(qū)居民多超過(guò)10克，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界衛(wèi)生組織推薦的每日5克的攝鹽量。流行病學(xué)研究顯示我國(guó)北方高血壓及冠心病發(fā)病率顯著高于南方，北方高鹽膳食、中西南地區(qū)膳食嗜辣，提示膳食習(xí)慣差異可能對(duì)心血管代謝病有重要影響。
　　辣

3、椒素，是辣椒中的主要活性成份，其作用靶點(diǎn)為辣椒素受體(TRPV1)。TRPV1在體內(nèi)除神經(jīng)系統(tǒng)廣泛表達(dá)外，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)其在全身多處組織有表達(dá)。我們前期的研究證實(shí)激活TRPV1可以降低血壓、減輕動(dòng)脈粥樣硬化、改善糖代謝和預(yù)防肥胖。辣椒素通過(guò)激活TRPV1增加小鼠的運(yùn)動(dòng)耐量、耗氧量和骨骼?、裥屠w維含量改善骨骼肌的能量代謝。夜間血壓升高是高鹽飲食引起心肌肥厚的主要原因，我們的研究顯示激活TRPV1可以降低高鹽引起的夜間血壓升高。這些研究表明辣椒

4、素對(duì)心血管代謝系統(tǒng)有保護(hù)作用。
　　臨床和動(dòng)物研究顯示長(zhǎng)期高鹽攝入是獨(dú)立于血壓引起心肌肥厚的危險(xiǎn)因素，目前關(guān)于鹽與心肌肥厚的作用機(jī)制不明。研究發(fā)現(xiàn)線粒體功能失調(diào)可能導(dǎo)致心肌肥厚，引起心衰。正常情況下，成年人心臟主要由脂肪酸氧化供能，研究發(fā)現(xiàn)，在左室肥厚和心衰發(fā)生之前，壓力負(fù)荷增加會(huì)導(dǎo)致心肌線粒體的能量代謝發(fā)生改變，心肌由脂肪酸供能轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟枪┠?。在心臟重塑的早期階段，能量代謝的這種改變?cè)诒Ｗo(hù)心臟不可逆損傷中起重要作用。
　

5、　UCP3屬于線粒體內(nèi)膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族，主要調(diào)節(jié)能量代謝和脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)，UCP3通過(guò)改善線粒體功能和減輕ROS引起的氧化應(yīng)激保護(hù)心臟。高鹽飲食主要導(dǎo)致壓力負(fù)荷增加，最開(kāi)始的表現(xiàn)為心臟重塑。高鹽攝入引起的心臟負(fù)荷加重是否導(dǎo)致心肌能量代謝改變出現(xiàn)線粒體功能失調(diào)，目前報(bào)道不多。因此，我們推測(cè)線粒體功能失調(diào)是高鹽導(dǎo)致心肌肥厚的重要原因，一些離子通道蛋白，比如TRPV1、UCP3可能參與了高鹽引起的心臟重塑。
　　為了驗(yàn)證上述推測(cè)，本研究分兩部

6、分進(jìn)行。第一部分:我們提出假設(shè)，辣椒素通過(guò)激活TRPV1改善線粒體功能減輕高鹽誘導(dǎo)的心肌肥厚。分題一重點(diǎn)探討膳食辣椒素激活TRPV1是否對(duì)高鹽誘導(dǎo)的心肌肥厚有保護(hù)作用。我們用小動(dòng)物心臟B超評(píng)價(jià)了長(zhǎng)期高鹽攝入對(duì)小鼠心臟的結(jié)構(gòu)和功能的影響;用小動(dòng)物跑步機(jī)評(píng)價(jià)小鼠運(yùn)動(dòng)耐力，并用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)觀察了高鹽小鼠的能量代謝及行為學(xué)改變。分題二:為了探討高鹽攝入引起的心肌肥厚是否與線粒體功能障礙有關(guān)，我們用高分辨率呼吸功能測(cè)定儀評(píng)價(jià)了高鹽對(duì)小鼠線粒體

7、呼吸功能的影響，測(cè)定了呼吸鏈酶活性。為了進(jìn)一步研究線粒體功能障礙在高鹽發(fā)病中的機(jī)制，第二部分我們重點(diǎn)探討了與線粒體功能關(guān)系密切的解偶聯(lián)蛋白3在高鹽誘導(dǎo)心肌肥厚中的作用。
　　材料與方法:v整個(gè)研究包括離體實(shí)驗(yàn)和在體實(shí)驗(yàn)。離體實(shí)驗(yàn)以培養(yǎng)的H9C2大鼠心肌細(xì)胞為研究對(duì)象，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行干預(yù)試驗(yàn)。在體試驗(yàn)采用了多種動(dòng)物模型。首先以TRPV1基因敲除(TRPV1-/-)和野生型小鼠為模型，隨機(jī)分為普食、高鹽(8％)和高鹽辣組(0.01％辣

8、椒素和8％鹽)干預(yù)24周。另外，我們選取UCP3敲除和C57BL/6小鼠，隨機(jī)分為普食和高鹽(8％)組干預(yù)24周。
　　1.整體動(dòng)物研究:
　　1)記錄體重、血壓、心率、進(jìn)食量、飲水量等一般情況。
　　2)小動(dòng)物超聲和運(yùn)動(dòng)耐力測(cè)試評(píng)價(jià)各組小鼠心臟結(jié)構(gòu)和功能的變化。
　　3)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)評(píng)估各組小鼠整體能量代謝的變化。
　　4)線粒體功能檢測(cè):測(cè)定各組小鼠心肌線粒體呼吸功能、呼吸鏈酶活性和ATP水平的改變

9、。
　　5)基因表達(dá)改變:蛋白免疫印跡法檢測(cè)各組小鼠心肌線粒體TRPV1、Sirt3、NDUFA9的蛋白表達(dá)變化。
　　2.細(xì)胞水平研究:檢測(cè)大鼠心肌細(xì)胞TRPV1、Sirt3、NDUFA9的蛋白表達(dá)變化。
　　結(jié)果:
　　1.長(zhǎng)期高鹽攝入導(dǎo)致血壓升高、左室肥厚和心臟功能受損，膳食辣椒素通過(guò)激活TRPV1可以降低血壓、減輕心肌肥厚和改善心臟功能失調(diào)。
　　2.長(zhǎng)期高鹽攝入導(dǎo)致小鼠整體能量代謝受損，自主活動(dòng)減

10、少和運(yùn)動(dòng)耐力下降，膳食辣椒素通過(guò)激活TRPV1改善能量代謝、增加自主活動(dòng)和運(yùn)動(dòng)耐力。
　　3.TRPV1在小鼠心肌線粒體和體外培養(yǎng)的大鼠心肌細(xì)胞線粒體上特異性表達(dá)。TRPV1敲除和長(zhǎng)期高鹽攝入導(dǎo)致線粒體呼吸功能受損，膳食辣椒素通過(guò)激活TRPV1改善野生型小鼠高鹽導(dǎo)致的線粒體功能失調(diào)，增加復(fù)合體Ⅰ、復(fù)合體Ⅰ+Ⅱ的氧化磷酸化和電子傳遞鏈能力。
　　4.TRPV1敲除和高鹽攝入降低心肌線粒體復(fù)合體Ⅰ和檸檬酸合酶的酶活性，但對(duì)復(fù)合體

11、Ⅱ的酶活性無(wú)明顯影響;膳食辣椒素通過(guò)激活TRPV1增加復(fù)合體Ⅱ和檸檬酸合酶的酶活性，但對(duì)復(fù)合體Ⅱ的酶活性無(wú)明顯作用。
　　5.高鹽攝入和TRPV1敲除導(dǎo)致心肌線粒體ATP的產(chǎn)生減少，膳食辣椒素通過(guò)激活TRPV1增加心肌線粒體ATP水平。
　　6.辣椒素通過(guò)激活TRPV1上調(diào)小鼠心肌線粒體和大鼠心肌細(xì)胞Sirt3和NDUFA9蛋白的表達(dá)。
　　7.高鹽攝入獨(dú)立于血壓引起小鼠左室肥厚和左室舒張功能失調(diào);UCP3敲除小鼠比C

12、57BL/6小鼠對(duì)鹽更敏感;UCP3敲除加重高鹽導(dǎo)致的心肌肥厚和心臟功能損害。
　　結(jié)論:
　　1.長(zhǎng)期高鹽攝入可以通過(guò)升高血壓或者獨(dú)立于血壓升高引起左室肥厚和心臟功能失調(diào)。
　　2.長(zhǎng)期高鹽攝入導(dǎo)致心肌線粒體呼吸功能失調(diào)，TRPV1和UCP3敲除加重高鹽引起線粒體呼吸功能受損。辣椒素通過(guò)激活TRPV1上調(diào)Sirt3和NDUFA9蛋白的表達(dá)增加復(fù)合體Ⅰ酶的活性和線粒體含量，增加心肌線粒體ATP的產(chǎn)生，從而改善高鹽導(dǎo)致的